軌跡成形法加工非球面光學(xué)零件原理的研究.pdf

1、非球面光學(xué)零件加工是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的難題。為了解決非球面光學(xué)零件加工難、成本高的問題，現(xiàn)已研究出的加工方法有幾十種。從發(fā)展歷史看，大體上是從手工加工方法，發(fā)展到軌跡成形的機(jī)械加工方法，再發(fā)展到當(dāng)前的數(shù)控加工方法、塑料注塑和玻璃模壓加工方法。 為了實(shí)現(xiàn)利用圓錐曲線加工二次非球面的技術(shù)，本文重點(diǎn)以如下四個(gè)方面的研究作為主要內(nèi)容：首先要解決光學(xué)設(shè)計(jì)者給定的任何具體的二次曲線，根據(jù)給定曲線的參數(shù)e和p，能夠從圓錐體上截取所需的二次曲線的

2、理論問題；其次要解決在加工過程中如何把截取的軌跡精確快速地轉(zhuǎn)移到工件上去的方法；三是要解決如何設(shè)計(jì)出能夠保證加工要求的設(shè)備結(jié)構(gòu)；四是要解決具體實(shí)施加工的一系列工藝問題。通過完成上述的研究?jī)?nèi)容，達(dá)到驗(yàn)證軌跡成形法加工非球面光學(xué)零件新原理的正確性、可行性和實(shí)用性的目的。 為此，本研究首先進(jìn)行了多方面的理論分析和研究，對(duì)研制的原理驗(yàn)證樣機(jī)進(jìn)行了完善，在其上進(jìn)行了必要的工藝試驗(yàn)和加工，對(duì)加工件進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果證明了該加工原理的正確性

3、、可行性。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于該原理的產(chǎn)品化機(jī)床的裝配圖。 作為本項(xiàng)研究的主要成果，首先在理論方面的成果有：由給定的二次曲線參數(shù)e和p，推導(dǎo)出從任意圓錐體上截取給定的二次曲線的數(shù)學(xué)公式；建立了截取參數(shù)的誤差與二次非球面的面形誤差關(guān)系的數(shù)學(xué)模型；推導(dǎo)出截取參數(shù)誤差與非球面度關(guān)系的數(shù)學(xué)公式；對(duì)現(xiàn)今數(shù)控加工技術(shù)中影響工件加工誤差的因素進(jìn)行了分析，闡述了數(shù)控加工成本高的原因。并與軌跡成形法加工進(jìn)行了比較，從而闡明了軌跡成形法的特點(diǎn)，為

4、軌跡成形法的應(yīng)用奠定了必要的基礎(chǔ)。 二是歸納出軌跡成形法有四個(gè)基本要素，即不同形狀的截取體刀口、不同形狀的砂輪、砂輪與工件的相對(duì)位置和走刀方式的不同等，這四個(gè)不同要素的組合，產(chǎn)生不同的軌跡成形機(jī)構(gòu)。因而對(duì)不同組合進(jìn)行了分析，并提出了最佳組合方案等。在此基礎(chǔ)上完善了原理試驗(yàn)樣機(jī)。 三是在原理試驗(yàn)樣機(jī)上加工出了非球面零件，檢測(cè)結(jié)果驗(yàn)證了該加工原理的正確性。 四是采用最佳組合方案，進(jìn)行了軌跡成形法加工凸/凹非球面機(jī)床的

5、設(shè)計(jì)。利用齊次坐標(biāo)變換方法，建立了該機(jī)床的誤差傳遞模型，并對(duì)加工誤差進(jìn)行了預(yù)測(cè)，可以達(dá)到1.97μm的量級(jí)，具有實(shí)用價(jià)值。 由上述的研究成果，可以得出如下結(jié)論：軌跡成形法加工非球面光學(xué)零件的新原理是正確的、可行的，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，采取必要的措施，完全可以使應(yīng)用該原理設(shè)計(jì)的機(jī)床具有實(shí)用價(jià)值。 非球面光學(xué)零件加工技術(shù)是一門多學(xué)科交叉，需要解決的問題很多的高新技術(shù)。由于時(shí)間和經(jīng)費(fèi)限制，本研究只能涉及到原理及驗(yàn)證的研究，所以作者